مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه سازی و بهبود عملکرد ترانسدیوسر تانپیلز به روش اجزاء محدود و مقایسه آن با نتایج عملی تست های الکتروآکوستیکی

نویسندگان
1 دانشگاه علم وصنعت ایران
2 دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
آکوستیک زیرآبی به علت کاربردهای زیادی که دارد، به موضوعی پراهمیت برای محققان بدل شده است. چیدمانی از ترانسدیوسرهای الکتروآکوستیکی که آرایه نامیده می شود به عنوان ابزارهای فرستنده و گیرنده امواج صوتی در زیر آب مورد استفاده قرار می گیرند. پرکاربردترین ترانسدیوسر مورد استفاده در آرایه ها، ترانسدیوسر تانپیلز می باشد. برای طراحی و تحلیل این ترانسدیوسرها می توان از روش های مختلف تحلیلی یا حل عددی استفاده کرد. در این مقاله تلاش شده با استفاده از مدل اجزاء محدود، رفتار این ترانسدیوسر به طور کامل شبیه سازی شده و مهمترین پارامترهای سنجش عملکرد آن مورد بررسی قرار گیرند. همچنین برای صحت سنجی مدل اجزاء محدود، نمونه ی این ترانسدیوسر نیز ساخته شده و مورد تست های الکتروآکوستیکی قرار می گیرد. با مقایسه نتایج مدل شبیه سازی شده با مدل تست شده، مشاهده می شود که مدل اجزاء محدود می تواند رفتار الکتریکی و آکوستیکی ترانسدیوسر را به خوبی پیش بینی کند. ضمن اینکه افزودن عوامل میراکننده به سیستم می تواند باعث افزایش پهنای باند فرکانسی شود. در نهایت سعی شده تا با ایجاد تغییراتی در ساختار ترانسدیوسر، پاسخ فرکانسی آن‌ها تا حد امکان بهبود داده شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Simulation and optimization of Tonpilz transducer by FEM and comparing the results with electroacoustic tests

نویسندگان English

nowrouz Nouri 1
Hamid Reza Gharavian 2
ali Valipour 2
چکیده English

Systems of recognition and location identification of underwater moving bodies which using acoustic waves are called sonar. Electroacoustic transducers have an important role in underwater communication systems such as Sonar. A set of electroacoustic transducers which is called sonar array, can be used for sending and receiving underwater sound. The most widely used transducer in these arrays are Tonpilz transducer. In this paper, a full simulation of Tonpilz transducer is given and the most important factors for evaluating transducer performance are checked experimentally and numerically. Also for validation of finite element model, the sample of transducer was designed and made. This transducer was tested in two methods, electrically and acoustically. Electrical behavior was tested by Impedance gain analyzer devise. Acoustic test was carried in the acoustic pool. Then the result of FEM compared with experimental results. With comparing FEM results and tested model, it is observed that the finite element model can predict electrical and acoustical behavior of Tonpilz transducer so well. Finally it is tried to improve frequency response of transducer with making changes in the structure. While the addition of damping factors can increase frequency bandwidth.

کلیدواژه‌ها English

Tonpilz transducer
Electroacoustic tests
Finite element simulation
Frequency Response
Transmit voltage response